Proteinaufbau

Proteinaufbau bezeichnet den Prozess, bei dem Zellen Proteine aus Aminosäuren entsprechend der genetischen Information herstellen. Er umfasst die Übersetzung genetischer Baupläne in Aminosäuresequenzen sowie die anschließende Faltung, Bearbeitung und Qualitätskontrolle der entstehenden Polypeptide. Transkription, Translation und posttranslationale Modifikation arbeiten eng zusammen; die Abläufe variieren je nach Organismus, Zelltyp und Proteintyp.

Die Translation erfolgt an Ribosomen. Die Bauanleitung liegt in der messenger RNA (mRNA); tRNA-Moleküle liefern die passende Aminosäure gemäß dem Codon der mRNA. Der Startcodon ist in der Regel AUG. Die Kette wächst durch Peptidbindung, katalysiert von der Peptidyltransferase, und wird von Elongations- und Initiationsfaktoren organisiert. Die Translation endet bei Stoppcodons (UAA, UAG, UGA). Bei sekretorischen oder membranverankerten Proteinen beginnt die Synthese häufig am rauen endoplasmatischen Retikulum, wo Signalsequenzen die Zielorte bestimmen und die Polypeptidkette in das ER-Lumen oder in die Membran eingeführt wird.

Transkription und mRNA-Verarbeitung finden vorwiegend im Zellkern statt. In Eukaryoten transkribiert RNA-Polymerase II die mRNA, die anschließend durch 5'Cap, Spleißen von Introns und 3'-Poly-A-Tail bearbeitet wird. Die reife mRNA wird ins Zytoplasma transportiert und dort translatiert. In Prokaryoten erfolgt Transkription und Translation oft zeitgleich, reguliert durch Operons und regulatorische RNAs.

Nach der Translation erfolgt die Faltung der Proteine, unterstützt durch Chaperone. Posttranslationale Modifikationen wie Glykosylierung, Phosphorylierung oder Disulfidbrücken bestimmen Funktion, Stabilität und Zielt localization. Proteine durchlaufen eine Qualitätskontrolle; fehlerhafte Moleküle werden oft durch das Ubiquitin-Proteasom-System abgebaut. Proteinaufbau ist essentiell für Zellfunktionen, Entwicklung und Anpassung an Umwelteinflüsse.